论文摘要
银系抗菌剂具有良好的抗菌性能,银离子和银纳米颗粒作为抗菌成分已经被应用到临床医学和日常生活中。近几年滥用抗生素导致各类耐药菌的产生,银系抗菌剂日益受到关注。但是目前银离子和银纳米颗粒的抗菌机理还不明确。生化分析方法为解释抗菌机理提供了重要的信息,而成像技术为完善抗菌机理提供直观的形态学证据。本论文利用原子力显微镜(Atomic force microscopy, AFM)和暗场显微镜两种在生物样品成像中具有独特优势的表征手段研究了银离子和银纳米颗粒对细菌的影响,在纳米水平上表征了细菌表面超微结构的变化,为解释银离子和银纳米颗粒的抗菌机理提供了重要的微观形态学信息。主要内容归纳如下:1、基于AFM成像技术研究银离子对细菌的影响。利用AFM大气氛中轻敲模式对银离子作用革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌表皮葡萄球菌进行了表征。结果表明:银离子作用后的大肠杆菌表面出现了囊泡,并随着作用时间的延长囊泡逐渐增大;而表皮葡萄球菌表面出现了不规则的凹槽状损伤,且发生了明显的质壁分离。两种细菌的不同损伤情况与它们细菌壁结构的差异有关。AFM成像获得的结果对于认识细胞表面结构和功能之间的关系具有重要的意义,同时为研究银离子的抗菌机理提供了有价值的微观形态学信息。2、结合AFM成像技术和暗场显微成像技术,研究银纳米颗粒对细菌的影响。采用NaBH4还原的方法制备了平均粒径为10.3 nm的银纳米颗粒,分别利用AFM大气氛中轻敲模式和暗场显微镜对银纳米颗粒作用大肠杆菌进行了表征。结果表明:银纳米颗粒可以吸附在大肠杆菌的表面,尤其是集中在菌体的两头,造成细菌两头严重的坍塌和表面大量不规则的“小坑”状损伤,同时银纳米颗粒可以进入细菌的内部。溶菌酶对照实验进一步证明了细菌外膜结构被银纳米颗粒破坏。上述结果在纳米水平上表征了银纳米颗粒作用细菌后表面超微结构的变化,同时在活细胞水平对银纳米颗粒作用细菌时的位置进行了定位,为进一步研究银纳米颗粒的抗菌机理提供了重要的信息。3、基于AFM研究桑叶还原合成银纳米颗粒的抗菌性能。利用桑叶合成了银纳米颗粒,通过透射电子显微镜(Transmission electron microscopy, TEM)和动态光散射(Dynamic light scattering, DLS)等表征手段发现该颗粒具有良好的均一性和分散性,且平均粒径是32.2 nm。对应的电子衍射花样结果表明颗粒具有金属银的面心立方晶体结构。傅立叶转换红外光谱(Fourier transform infrared, FTIR)结果表明桑叶中的多羟基成分和蛋白质残基分别起到还原银离子和稳定银纳米颗粒的作用。高盐浓度下该银纳米颗粒表现出良好的稳定性。利用浊度法和AFM高分辨成像分别在宏观和微观水平上证实了该银纳米颗粒良好的抗菌性能。